15/07/2024解锁板材封边黑科技——从EVA工艺升级为PUR工艺!

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制家居行业的持续内卷促使我们回归到产品力的竞争轨道,为提升板材封边品质,越来越多的定制厂家将封边从EVA工艺升级为PUR工艺。胶粘剂企业都想抓住这为数不多的风口,但很多人低估了PUR技术的复杂程度而仓促进入局,导致目前市场上的PUR封边热熔胶品质鱼龙混杂,真假难辨。因此有的厂家发现从EVA升级为PUR后,封边品质并无明显改善,而且成本更高,操作使用更麻烦。

 PUR热熔胶无疑具有比EVA更优异的强度和耐热耐水性,其最终粘接性能对于室内用途的定制家具来说都是富余的,所以对于定制工厂来说,胶水好不好用更重要。但PUR热熔胶又是极具个性的产品,每个配方都有独特的参数和适用范围,设备、板材、封边带、车间环境、使用习惯等共同决定着PUR胶的适用性,市场主流的设备、材料和使用习惯甚至直接影响着PUR胶的研发方向。因此PUR封边胶的选用不能简单的照抄作业,用户一定要结合自身状况,综合分析,系统评估,做出针对性选择。

 定制厂家对PUR的期待和关心无外乎外观、强度、耐水性、效率、成本五个方面。本文将结合胶合基本理论,展开分析生产中影响这五个方面的各要素,力求帮助厂家排除各要素可能存在的雷区,优化现有生产条件后选用最合适自己的PUR。

一、外观

封边板材外观评定与胶相关的有三个方面,胶线颜色、胶线厚度和板面残胶。

1.1 胶线颜色
  为配合主流的双色胶锅,常见的PUR封边胶基本上分为白色和自然色两种。市场上白色胶分为瓷白色和灰白色,自然色胶又有透明色、浅黄色,韦尔通甚至开发出浅灰色U系列。用户可根据自己板材主流色系选择最适合自己的颜色的胶。但仍有两个雷区需要注意,尤其是白胶。一是热稳定性差的胶加热使用过程特别容易老化变色;二是很多PUR配方不耐黄变,安装好的家具使用一段时间后胶线颜色变深。所以选用热稳定性和耐黄变性能好的胶,胶线颜色会更稳定一致。
1.2 胶线厚度
  封边PUR粘度一般较EVA低,预铣刀锋利并合理使用锥形轮通常都很容易做到0.05mm以内胶线厚度,如果颜色选配合理基本上可以达到所谓“无缝“效果,因此没必要过度追求细胶线。这里的雷区有两个,一是通过低涂胶量达到细胶线效果,容易导致缺胶、假粘,强度低;二是小压轮全部使用锥形轮,导致板材厚度方向中间部位压不实,拉力偏低。
1.3 板面残胶
  板面残胶是否易清理取决于胶水的粘性,跟开放时间正相关,一般来说开放时间短的胶更不容易粘板,所以从这个角度讲冬夏温差大的车间最好选用冬夏两个版本的胶。这方面类的雷区有三个,一是热稳定性差的胶老化后变得更粘,粘到板材和设备都更难清理;二是通过抛光轮清理残胶,结果是越抛越脏;三是有的配方为了提高低温润湿性,设计的开放时间很长,造成残胶很难清理。所以要减少清理工作,要选择热稳定性好,且开放时间尽可能短的胶。

二、强度

 PUR初始强度通常是低于EVA的,所以夏季经常发生PUR封边下机掉边或下机后不能直接开槽打孔的现象。根据经验,下机强度达到40-50N/18mm即可满足后续开槽打孔的要求。而PUR反应后最终强度通常是高于EVA的,否则一定是封边工艺上出了大问题。影响封边最终剥离强度的主要因素有封边带背涂、板材密度、预铣精度、预热、涂胶量、涂胶状态、压轮压力等。几个因素的影响类似木桶效应,最终强度不仅取决于最薄弱的因素,还取决于几个因素此消彼长的配合。因此实际生产中切忌片面关注其中某几个因素,而是要做到“一个也不能少”,找出短板着重“补短”,全面提高。

      比如冬季气温降低拉力变弱,通常工人会采取提高涂胶辊温度和加大涂胶厚度的粗暴方法,实际此时的“短板”是板材和封边带温度太低,须预热以提高胶水的润湿性。关于强度的雷区,一是标准设定过高,且以此作为选胶的标准,封边团体标准里可视面刨花板拉力要求≥4N/mm,即72N/18mm;二是涂胶状态有缺陷时,为提高拉力盲目增大涂胶厚度,不仅于事无补,而且容易溢胶严重,板面难清理。实践经验证明,当存在某些工艺缺陷时,粘度偏高的PUR更能确保强度的稳定性。

三、耐水性

PUR的耐水性是远优于EVA的,这也是为什么卫浴家具行业很早就全部使用PUR封边的原因。但PUR耐水并不等同于PUR封边的板材耐水,PUR封边的板材泡水后胀板但没脱边,恰恰反映了PUR的耐水性好。封边工艺的每一步工序都会影响板材封边品质,进而影响耐水性,因此泡水测试检测的不是胶的耐水性,而是封边工艺是否完美。所以以泡水测试作为评判PUR优劣的标准是这里最大的雷区。完美的工艺要胶水填充满板材和封边带之间的间隙,而且板材不能崩边、漏白。分离剂、预铣、涂胶、压合、修边、清洗剂,每一个工序都是必要条件。

  从胶水本身角度讲,良好的润湿性和延展性更利于形成连续胶膜,一般而言填料少润湿性更好,而胶膜延展性跟触变性关系较大。所以这两点可以作为选胶考虑的因素。

四、效率

PUR封边对效率的影响主要体现在三个方面,下机强度低影响顺畅生产、板面残胶多清洁费工费时、胶机清理浪费时间。

4.1 下机强度
  目前技术水平下,PUR的低温润湿性和高温初强度是普遍低于EVA的,所以经常出现夏季高温下机反弹、冬季低温对边带粘附失败的情况,严重影响生产顺畅性,这也是为什么国外供应商要求使用者建保温房的原因。
  但技术在不断进步,目前很多供应商研发出冬季和夏季专用产品,确保生产顺畅性。这里的雷区是要关注不同季节版本产品的切换,尤其在温度起伏大的换季时节。根据经验,切换产品温度搭接区间需要超过10度甚至15度,比如冬季版如果最高温20度可用,那夏季版或春秋版需要最低10度可用才能平稳切换过渡。

4.2 板面清洁

  PUR粘到板面需要及时清洁,否则固化后很难清理。这个特性的正面意义是敦促使用者从源头解决问题,而不是头痛医头,脚痛医脚。因此分离剂清洗剂的正确选择和使用变得格外重要。
  分离剂的作用是在板面形成一层连续的具有脱模效果的保护层,使溢出板面的残胶更容易清理。如果选用得当可以省却后端的人工清洁,极大提升效率并减少人工成本。分离剂须均匀分散在板边1cm左右范围内,而且不得过量以免渗入边部造成局部缝隙、脱胶风险。这要求喷头调整到适当的位置,通常喷头中心离板高约2-3cm,离板边缘0.5-1cm,如果使用水性分离剂时喷头压力须调大至4-5bar。市场上最常见的COSDINA喷头,独特设计可以起到更好地分散效果,不容易堵塞。如果按以上工艺仍有残胶,可以考虑更换分离剂或PUR胶。
4.3 胶机清理
      胶水长时间加热都会老化,轻则增稠、变色、设备部件难清理,重则堵塞胶机,这主要跟PUR热熔胶的热稳定性相关。热稳定性够好的PUR胶短假期停机不需要清理胶机,建议一年洗一次;但如果选用的PUR热稳定性差,则需根据使用习惯经常清理胶机。从使用者角度,一次试胶很难判断出PUR的热稳定性好坏,虽然外观、强度、耐水性、效率、成本各方面都满足要求。这也是采购面临的最大风险和雷区,因为实际生产中难免会有较长时间待机加热的情况。

五、成本

低价产品往往很诱人,但专业理性的使用者关心的是综合使用成本。价格高有高的理由,低有低的陷阱。贪图便宜往往会付出更多用胶成本,甚至损坏胶机,影响生产和订单交期。所以选择PUR时,除了价格,还要考虑涂胶量、清洁工作、养生中间品甚至能耗等带来的成本影响。

5.1 涂胶量
  胶水买的是重量,用的是体积,材料表面粗糙度和密实度决定了需要的胶水厚度。因此理论上封边需要的涂胶量大小是由板材预铣后表面粗糙度、板材密度和胶水密度共同决定的。
  表面粗糙度主要取决于预铣工序,锋利的新铣刀切削出的表面足够平整,可以较低的涂胶量满足要求;随着使用过程铣刀逐渐磨损,切削面出现一定程度的凹凸不平,因此需要更多的胶来填充以确保连续胶线。
  板材密度不可改变,如果选用了较疏松的板材,需要更多的胶渗透到板材内部,以提高粘接强度。
  胶水密度跟填料多少关系最大,增加填料可以降低成本,但会影响配方的低温润湿性。通常无填料透明PUR比重在1.1左右,但辊涂容易拉丝污染板面。实践证明,比重1.2左右的PUR既能改善拉丝性,又不影响润湿。
  但实际生产中各工艺不会那么理想,因此工艺因素也会影响涂胶量。比如预铣刀和涂胶辊的垂直度会影响涂胶的均匀度,势必额外增加涂胶量;胶水粘度会影响涂胶辊到板材的转移率,所以热稳定性差的胶,涂胶量可能随时因粘度变化而变化;锥形轮调整是否恰当,压力是否均匀,如果压力不足,则胶线较粗,渗透不充分,更容易导致针孔、缝隙和低强度。因此,要想做到理论上的最低涂胶量,绝不是把涂胶辊上的胶涂薄就好,需要将影响封边效果的每一步工序调整到位。
5.2 清洁工作
  封边压轮复合工序溢胶不可避免,哪怕是激光封边。因此分离剂和清洗剂装置是封边机标配。但不同配方的PUR清洁难易程度差别很大,无填料的PUR虽然理论上胶线厚度可以做到很细,但辊涂溢胶严重,后道工序需要大量的人工清理。通常而言填料多、开放时间短的胶相对易清理。
5.3 养生中间品
  相比EVA,PUR对效率的影响主要体现在冬季低温和夏季高温环境。低温润湿差的胶不能立即加工,需要1-2天或更长的养生时间,甚至需要养生房;高温初始强度上升慢,需要静置养生数小时后才能开槽打孔。当然PUR技术一直在进步,冬季和夏季专用配方已经可以做到0度和40度都可以在线开槽打孔,可大大减少中间品库存,从而提高周转率降低成本。
      综上所述,封边工艺是一个复杂的系统工程,每步工序都对胶水有独特的要求,甚至有些要求互相矛盾。比如既要高温下初强度高又要有较好的低温润湿性;既要开放时间长润湿性好,又要板面易清洁;既要初粘力大,又要胶膜延展性好。因此好用的PUR胶在配方设计时,需要有所取舍,平衡好各项性能指标。过度追求某一方面性能势必影响其它,万能胶也是不存在的,因此选胶也是个技术活,需做到知己知彼才能选出最适合自己的产品。

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作者王方先,韦尔通科技股份有限公司 家居事业部技术总监韦尔通科技股份有限公司,是一家以创新为核心,集研发、生产、销售、和服务于一体的技术主导型企业。公司专注于高端胶粘剂、密封剂等功能性材料的开发与应用,在厦门和上海设有两个研发中心,主要为电子产品、新能源领域和家居行业提供解决方案与服务。

家居封边工艺日新月异,对材料、外观、性能、效率等提出了越来越高的要求。尔韦通适应产业升级,在材料特性、品质性能、测试应用等方面深耕钻研,开发出一系列高品质的封边PUR,能够针对市场最新的应用需求,提供有效的解决方案